復(fù)合材料點陣夾芯結(jié)構(gòu)因其高比強度、高比剛度、質(zhì)輕的特點,且其內(nèi)部開放、貫通的空間,在航空航天、艦船、體育器材、建筑設(shè)施和醫(yī)療材料等諸多領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注。本文通過研究易于原位脫模的可溶性模芯制造工藝,提出基于FDM工藝的連續(xù)融絲成型方法,利用其噴頭的內(nèi)徑即為所成型芯體桿件的直徑,將水溶性金字塔點陣模芯作為點陣芯體中斜桿與橫桿的支撐體來一體成型制備金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu),并且對該一體成型的金字塔型點陣夾芯結(jié)構(gòu)進行了力學(xué)性能測試和分析。具體工作如下:首先,在緒論中,對目前復(fù)合材料點陣結(jié)構(gòu)的制備和力學(xué)性能的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了回顧和評述,從中提出本課題要解決的關(guān)鍵問題,并闡述其研究意義。其次,通過對在不同工藝參數(shù)下制備的水溶性芯模的壓縮強度和水溶性能進行測試,結(jié)果表明:當(dāng)采用濃度為35%的PVP溶液作為水溶性芯模的膠粘劑,用粒徑為200-300目的石英砂作為增強材料,按照18:100的膠砂質(zhì)量比制備膠砂預(yù)混料,然后在130℃的溫度條件下對水溶性芯模進行加熱干燥至恒重所制備的水溶性芯�？梢詽M足后期金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)制作中對壓力的要求,且此時的芯模表面質(zhì)量較好。另外,在水溫60℃時,該工藝參數(shù)下制備的水溶性芯模水溶性能也很好。接下來,本文在以往金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)研究工作的基礎(chǔ)上,采用基于FDM工藝的連續(xù)融絲成型方法,利用其噴頭內(nèi)徑即為所成型芯體桿件的直徑,在水溶性金字塔點陣芯模上連續(xù)制備成型金字塔點陣芯體的桿件。先通過對金字塔點陣芯體的成型路徑進行分析,編寫出對相應(yīng)的G.code文件,導(dǎo)入3D打印機來制備點陣芯體,并探究不同工藝參數(shù)下的成型質(zhì)量,得出:當(dāng)噴嘴溫度為220℃,成型室溫度為50℃,運動速度為450mm/min時,在水溶性芯模上制備出的金字塔點陣芯體成型質(zhì)量良好。最后,對面板和點陣芯體一體成型的金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)分別進行了平壓、側(cè)壓和彎曲性能試驗,觀察其失效模式并將試驗所得結(jié)果與理論結(jié)果進行了分析對比。在平壓載荷的作用下,夾芯結(jié)構(gòu)的主要失效模式為桿件的斷裂;彎曲載荷下,夾芯結(jié)構(gòu)的主要失效模式為面芯間的剪切破壞;在側(cè)壓載荷的作用下,主要是面芯節(jié)點間的脫粘失效和芯體桿件的受剪斷裂。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB33;V261
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 課題研究的背景及意義
    1.3 復(fù)合材料點陣夾芯結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 復(fù)合材料點陣夾芯結(jié)構(gòu)的制備工藝
        1.3.2 復(fù)合材料點陣夾芯結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能
    1.4 增材制造技術(shù)
    1.5 水溶性芯模材料
    1.6 本文研究的主要內(nèi)容
2 水溶性芯模材料的制備和性能研究
    2.1 水溶性金字塔點陣芯模的制備
        2.1.1 主要原料和儀器設(shè)備
        2.1.2 水溶性芯模的制備工藝
    2.2 水溶性芯模材料的壓縮性能
        2.2.1 壓縮強度測試
        2.2.2 PVP溶液濃度對芯模壓縮性能的影響
        2.2.3 烘干溫度對芯模壓縮性能的影響
        2.2.4 膠砂質(zhì)量比對芯模壓縮性能的影響
        2.2.5 石英砂粒徑對芯模壓縮性能的影響
    2.3 水溶性芯模材料的水溶性能
        2.3.1 水溶性芯模材料水溶性能試驗方法
        2.3.2 PVP溶液濃度對芯模水溶性能的影響
        2.3.3 膠砂質(zhì)量比對芯模水溶性能的影響
        2.3.4 水溫對芯模水溶性能的影響
        2.3.5 石英砂粒徑對芯模水溶性能的影響
    2.4 本章小結(jié)
3 金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)的制備
    3.1 金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)芯體的相對密度
    3.2 制備工藝流程
        3.2.1 芯體的制備
        3.2.2 面芯連接
    3.3 本章小結(jié)
4 金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究
    4.1 復(fù)合材料桿件和面板的基本性能
        4.1.1 金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)桿件的性能
        4.1.2 金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)面板的性能
    4.2 金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)的平壓性能
        4.2.1 金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)平壓理論分析
        4.2.2 金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)平壓性能測試
    4.3 金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)的側(cè)壓性能
        4.3.1 金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)側(cè)壓理論分析
        4.3.2 金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)側(cè)壓性能測試
    4.4 金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)的彎曲性能
        4.4.1 金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)三點彎曲理論分析
        4.4.2 金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)三點彎曲性能測試
    4.5 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

【相似文獻】

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本文編號：2844554